长距离平面转弯带式输送机的设计及应用

孟 浩 孟佳音 董志宏

北方重工集团有限公司输送设备分公司

长距离平面转弯带式输送机的设计及应用

孟 浩 孟佳音 董志宏

北方重工集团有限公司输送设备分公司

随着长距离带式输送机在各行各业的广泛应用，为适应输送线路的地况a地貌，降低输送机搭接所需的设备费用及运行能耗，平面转弯技术得到了充分利用，且已取得了良好的经济效益，得到了广大用户和科研设计单位的认可。由于带式输送机输送线路长，地形复杂，沿途会有高山、河流、建筑设施等障碍物，长距离带式输送机可能要设多个转弯点，受地形的限制，其转弯半径的取值也受到限制且不相等，甚至会出现高张力区只能匹配较小转弯半径的不利状况，故须对长距离平面转弯输送机每个转弯点的各种工况进行校核计算，并采取相应的强制转弯措施，以保证输送机安全运行。

长距离；平面转弯；带式输送机

输送带是柔性部件，驱动载有物料的胶带需要合适的张力，而一般普通直线带式输送机的张力是共线的，单元上的各力是平衡的，S形水平转弯带式输送机弯曲段输送带单元两端的张力方向有一夹角，输送带单元的合力不平衡，将产生一个向心力。设计目的是让胶带获得出力所需的足够张力，使物料平稳输送，最关键的是在各种工况下不产生“飘带”现象。

1 平面转弯带式输送机设计所采取的主要措施

1.1 基本措施

使托辊具有安装支撑角Φ。图1表示水平面内胶带转弯示意图，转弯曲率半径为R，每个托辊间距所对的圆心角为Δα，皮带速为v，该方向与曲线切线方向一致;在这弯曲段，安装支撑角是在曲线段让托辊的内侧往输送带的运行方向一侧移动，从而使托辊的轴线与曲线的法向方向形成一个偏转的角度。该角度按实践经验取Φ=0.5°。

图1 托辊安装支撑角示意图

增大成槽角Φ0。增大成槽角可使胶带具有居中自动调节的功能，降低胶带的跑偏程度，而且有利于物料的平衡，有利于物料输送量的增大，利于输送机以较小的转弯半径运输。槽角的大小选择应由带式输送机的转弯半径和转弯处的胶带张力决定，当输送机的转弯半径大且转弯处的胶带张力小时，可采用较小的槽角，反之，当输送机的转弯半径小且转弯处的胶带张力大时，应采用较大的槽角。

1.2 附加措施

构成内曲线抬高角γ。设置该角目的是使转弯处曲率半径变小，有利于实现转弯的平稳过渡。在转弯段铺设向外侧倾斜的带床，使输送带沿着带床运行，倾斜带床通过抬高托辊曲线内侧来实现;内曲线被抬高后，在输送带和物料重力作用下，产生向外导向力，平衡向心力。γ越大转弯半径越小，过大会使物料往外侧移动而导致物料抛撒。抬高角一般γ≤5°为宜，一般取γ=3°～5°。

1.3 应急措施

常用的应急措施是设置侧边立辊，就是把立辊设置在输送带转弯处的内外侧，用于对输送带跑偏程度进行限制。当输送机转弯处的胶带张力较大，转弯半径过小，采用以上方法不足以满足输送机转弯处力的平衡时，可通过设置挡辊和压辊的措施强制实现输送机的转弯运行。

2 转弯段托辊技术要点

2.1 拉紧装置的选择

通常选择重锤塔+液压的拉紧形式，但此种拉紧形式对较长的长距离输送机的适用性较差。我们选择适应性更好的拉紧形式，即垂直重锤拉紧 + 绞车拉紧的复合拉紧装置—— “拉紧小车 + 重力箱 +塔架 + 绞车”的方式。该复合拉紧装置利用了垂直重锤拉紧动态响应速度快和绞车拉紧行程长的特点，重锤箱为主要执行元件，实现带式输送机起动和运行时的动态拉紧，绞车为辅助执行元件，在垂直重锤拉紧行程将要用尽时启动绞车收绳，将重锤箱提升到一定高度以提供足够的拉紧行程。为了防止拉紧行程过长胶带下垂，采用移动式托带小车在拉紧车前方托胶带。

2.2 转弯段托辊组的设计、安装

在进行输送机出力计算时，除考虑因转弯产生附加弯曲阻力外，其张力及功率的计算、部件的配置(除转弯段的托辊和架体外) 及启制动控制等均与直线长距离带式输送机一致。在转弯段及过渡段，上下托辊采用内曲线可抬高结构，布置间距比直线段稍密，一般情况下，转弯半径越小，间距越密；托辊具体结构设计随转弯半径和转弯处的张力值变化而有所不同，可视具体情况进行计算校核；转弯段的架体为同一圆心弧线结构，也可设计成上下可调节结构，即可直接在架体上进行内曲线抬高。

水平弧段承载槽形托辊组由三节托辊组成，槽角30～45°。托辊组靠近水平弧的弧心方向可抬高，最大可抬高10°以上，安装时根据实际需要调整。

水平弧段回程V形托辊组安装在中间架下方，与水平成15°角。托辊组靠近水平弧的弧心方向可抬高，最大可抬高5°以上，安装时根据实际需要调整。

3 驱动装置选型

长距离大型带式输送机驱动电机容量大，设计上需要满足带式输送机能负载启动的要求，同时为降低输送带强度，减少设备投资，通常采用多驱动方案。在满足设备整体工艺的前提下，驱动装置应具有较高的传动效率，良好的可控性。

(1)异步电动机+调速型液力耦合器+减速器 调速型液力耦合器的充油量可调。电动机空载启动后，耦合器可稳定增加充油量，但占地面积较大，启动速度曲线自动控制功能较差，响应速度慢，适用于对启动速度曲线要求不严格的带式输送机。

(2)变频电动机+变频器+减速器此种驱动装置组合，是近几年来发展起来的新的驱动方案。可靠性更好，适应性更强，维护更方便。以印度SASAN电厂14.22km长胶带为例，经过多个方案比较分析，最终选择采用6×1700kW头部四驱和尾部两驱的变频驱动方案。此驱动装置具有如下功能：1)无级调速；2)慢速无载调试功能，可0.5m/s左右频繁起动；3)使用系数大于电动机功率的1.5倍并具有过载保护功能；4)具有良好的功率平衡功能(系数不低于0.97)；5)软停车功能(0.05～0.1m/s);6)能够实现空载或满载无冲击起动(起动加速度≤0.05m/s2)。

随着平面转弯技术的日趋成熟，设计者应根据输送线路的具体情况和要求，正确运用平面转弯带式输送机理论知识，合理确定长距离输送机的转弯输送方案，确保设备安全可靠运行。

[1] 宋伟刚.散状物料带式输送机设计[M].沈阳：东北大学出版社，2002：276-280

[2] 孙可文.带式输送机械的传动理论与设计计算[M].北京：煤炭工业出版社，1991